微观探析二价铁离子和三价铁离子

微观探析二价铁离子和三价铁离子

曹玉勇

曹玉勇（江苏省泰州市民兴实验中学江苏泰州225300）

摘要：高中化学中“二价铁和三价铁离子的检验”内容的学习有助于培养学生“宏观辨识与微观探析”素养，情境问题链的设计关注情境细节、具有思考性，助力学生微观辨析二价铁和三价铁离子。

关键词：高中化学；铁离子检验；素养情境；问题链

中图分类号：G626.5文献标识码：A文章编号：ISSN1672-6715（2019）08-069-01

新时代教育的根本任务是立德树人，是培养学生能够成为担当民族振兴大任的接班人。高中化学立德树人的核心是培育学生的学科核心素养，教学情境是培育学生学科核心素养的重要载体，借助情境探究问题达成需要的核心素养。学问起于思考，思考起于问题，学生借助情境对问题链的问题解决，层层推进学生主动提升学科核心素养，问题就成为学生学科核心素养形成的引擎。设计问题链就成了课堂教学情境能够提升学生学科核心素养的关键。

一、问题链的设计要关注情境的具体细节

教师备课过程中设计的教学情境问题链要与情境的细节相对应，如学生学习“二价铁和三价铁离子的检验”时，提供给学生思考的问题链：如何确定营养液中铁元素？为什么加水与不加水的盆景中植物叶子颜色不一样？绿萝叶子为什么发黄？导入课堂教学设计的情境是：让学生看着讲台上面的盆景，去找绿萝叶子发黄的原因。拿出两盆绿萝，其中一盆加了营养液，另一盆没有加。加了营养液的绿萝叶子确实转绿了。然后再拿出生物老师配制的营养液，进入真实的情境，提出营养液中铁元素存在的形态，首先排除铁单质，学生回答为离子态的铁是二价铁离子和三价铁离子，接着追问学生如何确定营养液中是否含有这两种铁的离子，引出这一节课需要讲解的重点内容。

学生开始探究问题，他们会自然的向导初中学过的三价铁离子的检验。初中的时候学过硫酸铁与氢氧化钠反应，可以生成氢氧化铁红褐色沉淀，于是让学生设计实验，向硫酸铁溶液中加入氢氧化钠观察现象，然后像营养液当中加入氢氧化钠，对照实验看是否有红褐色沉淀。结果营养液当中没有出现红褐色沉淀，追问这是不是就说明营养液中就没有三价铁离子呢？设置悬念让学生觉得应该还是可能有其他的方法来检验三价铁离子，这个时候我就介绍柯南级的侦探试剂硫氰化钾。接着再向硫酸铁溶液当中滴入硫氰化钾，出现红色，而像营养液当中滴加硫氰化钾，也有淡红色出现，强调三价铁离子浓度低到3*10-4。遇到0.1mol/L的硫氰化钾都可以转化为这样的红色。根据这样的实验事实，我们可以知道硫氰化钾是一种检验三价铁离子的独特的灵敏试剂，所以我们检验三价铁离子首选硫氰化钾溶液。这儿呢，是通过宏观辨识颜色的深浅来微观探析浓度的不同引起的。

二、解决情境中问题链提高学生核心素养

学生学科核心素养不会凭空产生，也不能完全依靠题海战术或者死记硬背来提升，我们必须为学生提供具有解决问题链的情境，让学生在自主探究的过程中，继而不舍地逐步形成学科核心素养。如三价铁离子可以用特殊的灵敏试剂硫氰化钾来检验，那么二价铁离子有没有特殊的灵敏试剂来检验呢？我们用硫酸亚铁溶液来检验其中的亚铁离子。设计演示实验情境：向硫酸亚铁溶液当中滴加铁氰化钾出现蓝色沉淀。但是现在实验室没有提供铁氰化钾给我们，那么我们如何来检验硫酸亚铁溶液中的二价铁离子呢？其目的是引导学生向氢氧化钠和间接检验法去思考，让学生回答出先用氢氧化钠来检验二价铁离子，然后学生做实验，观察现象，得出结论。这个时候学生只看到灰绿色的沉淀，看不到白色沉淀转化成灰绿色，最终变成红褐色，让学生思考探究解释这个现象变化的过程，写出二价铁离子与氢氧根离子发生反应的离子方程式，以及氢氧化亚铁转化成氢氧化铁的化学反应方程式；让学生思考为什么这个过程当中氧气会不请自入？二价铁离子具有还原性，我们是不是可以将二价铁离子转化成三价铁离子来检验？让学生直接将二价铁转化成三价铁以后再去用硫氰化钾来检验，并不能说明原溶液当中一定含有二价铁离子，引导学生是先将硫氰化钾加入硫酸亚铁溶液中，溶液不变色，再加双氧水变红色。说明溶液中有二价铁离子，这样看来，二价铁离子就有三种检验方法。有助于学生形成“宏观辨识与微观探析”和“实验探究与创新意识”的素养。

营养液中二价铁离子已经检验出来，我们是不是可以向里面加入硫氰化钾？学生加了硫氰化钾以后，溶液变成浅红色，再滴加1到2滴双氧水，结果溶液中的红色加深了许多，这就说明了营养液中不仅含有二价铁离子，还含有三价铁离子。那么哪种离子是植物易吸收的、对植物生长是有利的？营养液中的三价铁离子如何转化为植物易吸收的二价铁离子呢？让学生思考：加入什么样的试剂，可以将三价铁离子转化成二价铁离子？学生在已有知识的基础上就会考虑到一些常见的还原剂。如金属单质，在金属单质中，既有活泼的铁，也有不活泼的铜。学生实验向硫酸铁溶液中加入铁粉，观察实验的现象，溶液由红色转化为浅绿色，说明了三价铁离子转化成了二价铁离子。联想：为什么当时生物老师说这个营养液要密封保存，尽快使用？学生就能够理解长期存放，亚铁离子容易被氧化成三价铁离子。市场上的营养液长期存放，不会受人们欢迎。

学生通过微观探析，理解二价铁和三价铁离子的检验方法以及两者之间的相互转化的方法！让学生进一步思考：铁及其化合物，除了铁元素的化合价之间存在着一定的转换关系，还有哪个方面存在着转化关系呢？由这个问题引导出铁的不同类别的物质之间的相互转换从而来完善价类二维图！再由学生说出物质的转化需要加入的试剂。植物缺铁需要补铁，那么人体缺铁同样也需要补铁，服用的时候，必须要有维生素c一起服用，理解治疗上缺铁性贫血患者在服用补铁剂时，为什么要同时服用维生素c。再由药补不如食补，食物补铁才是最佳途径。

提供培育学生核心素养的问题链情境，推动学生提升学科核心素养形。是任重道远的教师责任，我们要依据教学内容的特点，不断地加以探索。